个体化3D打印导向模板在下颈椎椎弓根螺钉置钉中的应用研究

目的 通过数字化骨科技术制作出个体化导向模板,在导板引导下在下颈椎实物模型上置入椎弓根螺钉,并比较其与传统徒手置钉方法在置钉准确率方面的区别。方法 随机选取芜湖市第二人民医院2021年1月至2021年12月住院行颈椎CT三维重建的患者CT资料30例,通过Mimics软件进行三维重建,模拟椎弓根螺钉置钉,设计出最佳进针钉道。继而通过逆向工程软件提取设计出个体化反向模板,3D打印制作出椎体模型及带钉道的导向模板。在C₃-C₆椎体模型上采用随机数字法随机于一侧应用导向模板辅助置入椎弓根螺钉(导向模板组),另一侧徒手置钉(徒手置钉组),检查并比较两组的置钉准确率。结果 所有颈椎椎体模型双侧均顺利完成置钉,共240枚螺钉。导向模板组116枚螺钉(96.7%)位置为Ⅰ级,4枚螺钉(3.3%)为Ⅱ级,而徒手置钉组73枚螺钉位置为Ⅰ级(60.8%),17枚螺钉(14.1%)为Ⅱ级,11枚螺钉(9.2%)为Ⅲ级,19枚螺钉Ⅳ级(15.8%),两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论 通过计算机辅助软件与3D打印机制作出个体化导向模板,在导板引导下在...     

个体化导航模板辅助儿童下颈椎椎弓根螺钉置钉准确性实验研究

目的利用计算机辅助设计与快速成形技术为儿童下颈椎椎弓根螺钉置入提供一种个性化、精确定位的方法。方法对6具颈椎尸体标本进行CT扫描,根据CT扫描资料,利用逆向工程原理及快速成型技术设计制造出个体化导航模板,利用个体化导航模板在尸体标本上辅助置入胸椎椎弓根螺钉,所有螺钉的置入由同一位具有腰椎椎弓根螺钉置钉经验但无颈椎椎弓根螺钉置钉经验的骨科医师进行操作,随后根据CT扫描评价椎弓根螺钉位置。结果共设计制作30个导航模板,辅助置入60枚颈椎椎弓根螺钉,CT扫描发现所有螺钉均准确置入相应椎弓根内。结论数字化导航模板辅助下颈椎椎弓根螺钉置钉准确性高,操作简单,为儿童下颈椎椎弓根螺钉的准确置入提供了一种新的、可行方法。     

3D打印导航模块辅助腰椎椎弓根螺钉精确植入的应用研究

目的　将腰椎个体化导航模块应用于临床,评价导航模块的可行性及精确性。 方法　选取2例成年腰椎压缩型骨折患者,通过三维重建腰椎模型、数字化设计导航模块和3D打印,制造12个腰椎个体化导航模块,术中应用个体化导航模块辅助植入腰椎椎弓根螺钉12枚,通过术后X线和CT检查,评价螺钉植入效果。 结果　共植入12枚腰椎椎弓根螺钉,全部12枚螺钉均位于椎弓根内,植入准确率为100%。 结论　基于数字化设计的3D打印导航模块,可实现个体化的腰椎椎弓根螺钉精确植入。     

个体化3D打印导向模板辅助上颈椎椎弓根螺钉置入的实验研究

目的 评价个体化3D打印导向模板辅助上颈椎椎弓根螺钉置入的准确性和安全性。方法 纳入2013年10月—2015年9月蚌埠医学院第二附属医院CT中心的13例上颈椎疾病患者术前CT检查数据,利用Mimics 15.0、Geomagic Studio 2013、NX 8.5三种计算机软件设计出寰枢椎椎弓根螺钉置钉导向模板,并运用3D打印技术打印出颈椎等比例实体模型和上颈椎椎弓根置钉导向模板。每例颈椎模型3D打印2份,分为两组:实验组利用导向模板辅助置入寰枢椎椎弓根螺钉;对照组采用影像学透视徒手置入寰枢椎椎弓根螺钉。两组上颈椎椎弓根螺钉均由同一名脊柱外科主任医师负责置入。以术后CT扫描数据评估上颈椎椎弓根螺钉置钉导向模板辅助置钉的准确性,对螺钉置入情况分类,依据螺钉在矢状面和横断面穿破椎弓根皮质程度以及是否需要翻修将其分为3类,其中Ⅰ类和Ⅱ类螺钉为可接受置钉,Ⅲ类螺钉为不可接受置钉。结果 实验组设计并打印出上颈椎3D打印导向模板19块,辅助置入螺钉37枚,其中Ⅰ类33枚(86.49%)、Ⅱ类2枚(8.11%)、Ⅲ类2枚(5.40%);模拟手术置入1枚螺钉平均时间为(5.37±1.26) min,X线机透视次数为(5.48±1.19)次,螺钉长(28.38±2.98)mm。对照组使用C形臂X光机透视下徒手置入上颈椎椎弓根螺钉合计37枚,其中Ⅰ类23枚(62.16%)、Ⅱ类3枚(8.11%)、Ⅲ类11枚(29.73%);模拟手术置入1枚螺钉平均时间为(11.48±2.32) min,X线机透视次数平均为(17.85±2.96)次,螺钉长(28.65±2.83)mm。实验组与对照组螺钉置入的成功率分别为94.60%(35/37)和70.27%(25/37),差异有统计学意义(Z=-5.790, P<0.05);实验组与对照组使用螺钉长度差异无统计学意义(t=0.399, P>0.05);实验组置入单枚螺钉用时和X光机透视次数均明显少于对照组,差异均有统计学意义(t=-14.078、-23.586, P值均<0.01)。结论 个性化导向模板辅助上颈椎置钉显著提高了置钉的安全性和准确性,尤其适用于严重畸形的上颈椎椎体。3D打印个体化上颈椎椎弓根螺钉置钉导板体现了个体化置钉原则,置钉成功率高、安全、有效、可行,有临床推广价值。     

3D打印导航模块辅助腰椎椎弓根螺钉精确植入的实验研究

目的　利用数字化设计和3D打印技术研制个体化导航模块,实现个体化的微创下腰椎椎弓根螺钉精确植入。  方法　建立37例正常人体腰椎（L1~5）三维模型,设计导航杆使其恰好穿过椎弓根中心。基于导航杆,通过布尔运算获得导航模块。3D打印出导航模块和腰椎标本实体,在导航模块的辅助下植入椎弓根螺钉,观察螺钉的进钉点、进钉方向和螺钉在椎弓根内的位置。  结果    总共应用导航模块辅助植入椎弓根螺钉228枚,全部螺钉的进钉点,进钉方向都与虚拟方案相一致,螺钉在椎弓根内位置良好,无一例螺钉穿破椎弓根皮质。  结论    基于数字化设计的3D打印导航模块,可以实现个体化的微创下腰椎椎弓根螺钉精确植入。     

三维CT辅助颈椎椎弓根螺钉的置入

目的探讨三维CT在颈椎椎弓根螺钉置入手术中的应用。方法22例患者,其中男性14例,女性8例,年龄28～67岁(中位年龄46岁);9例为颈椎椎骨骨折,4例为颈椎肿瘤,6例为颈椎滑脱失稳,3例颈椎病。术前行SCT扫描三维重建,测量钉道的角度和安全范围,术中根据相关的数据选择螺钉,并进行个体化置钉,术后进行CT扫描,评估螺钉位置,计算每个螺钉置入的时间。结果导航下成功对22例患者共置入112枚颈椎椎弓根螺钉。术后CT椎弓根位置扫描:A级,104枚(92.8%);B级,5枚;C级,2枚;D级1枚。平均每枚螺钉置入的时间为9.3min(8～11min),术后临床无脊髓、神经和椎动脉损伤。结论在三维CT辅助下可以进行颈椎椎弓根个性化置钉,并能提高螺钉的准确性和效率。     

导航模板辅助下颈椎皮质骨螺钉置入准确性的研究

目的　探讨基于皮质骨螺钉轨迹入路,导航模板辅助椎弓根螺钉置入的可行性和准确性。 方法　获取4具下颈椎标本（C3~7）CT数据,经Mimics软件三维重建后设计椎弓根皮质骨螺钉轨迹,并建立导航模板。随机分成2组,分别采用快速成型（RP）和数控机床技术（CNC）制造出两种材质导航模板并测量其在颈椎椎弓根辅助置钉的精确性。 结果　RP、CNC两组在进钉点的水平面上绝对偏差分别为：(0.28±0.24) mm、(0.32±0.23) mm;矢状面上分别为：(0.30±0.20) mm、(0.52±0.44) mm。钉道中点在水平面上分别为：(0.26±0.22) mm、(0.39±0.32) mm;矢状面上分别为：(0.37±0.29) mm、(0.49±0.50) mm。螺钉安全分级,RP组1级螺钉20枚;CNC组1级螺钉19枚,2级1枚。两组的绝对偏差值、安全分级差异均无统计学意义（P＞0.05）。 结论　CNC导航模板经皮质骨螺钉轨迹辅助置钉是可行的,为下颈椎椎弓根置钉提供了一种全新、安全的方法。     

颈椎椎弓根CT测量在椎弓根螺钉内固定中的作用

目的 :测量C3～ 7椎弓根各径线的数据 ,探讨颈椎椎弓根螺钉置钉时按照轴线置入的必要性。方法 :8具颈椎标本 ,经螺旋CT(ElscintCTTwinFlash)在 1mm厚度断层扫描后 ,图像输入到计算机软件 (SiliconGraphicsO2工作站 ) ,测量C3～ 7椎弓根各径线的数据 ,根据数据模拟出椎弓根的形态特点 ,分别计算在未考虑螺钉直径与用 3 .0mm螺钉情况下进行置钉的角度安全范围。结果 :在未考虑螺钉直径下置钉 ,C3～ 7在横断面的平均最大安全范围分别是 18.68°、2 0 .41°、2 2 .43°、2 2 .5 0°、2 7.5 5° ,在矢状面分别为2 7.5 5°、3 0 .3 1°、2 7.70°、2 9.0 3°、3 4.88° ,用直径 3 .0mm螺钉置入时 ,在横断面的平均最大安全范围是7.2 5°、8.5 8°、10 .98°、13 .0 9°、15 .49° ,在矢状面是 16.3 5°、18.69°、16.40°、18.2 6°、2 3 .13° ,这些数据的差异具有显著性 (P <0 .0 5 )。结论 :颈椎椎弓根螺钉置入角度的最大安全范围小 ,有必要在置钉时做到真正的精确量化与精细操作 ,严格按照个体化的椎弓根轴线方向置钉。     

颈椎弓根置钉植入的新型3D打印导板有效性研究

目的　通过评价新型3D打印的导板在手术中植入颈椎椎弓根螺钉的有效性,旨在为颈椎内固定器械操作提供准确和安全的方法。 方法　6例无病损成人颈椎标本,CT扫描后重建颈椎的三维数字化模型,根据颈椎椎板的具体的解剖形态特征,设计与颈椎椎板的特异性反向模板,3D 打印出颈椎的导航模块,保证进钉通道的方向和深度。采用个体化的3D导板技术, 6例标本植入84枚钉,X线片和CT图像评价术前设计的椎弓根钉进入的长度和宽度与术后实际符合程度。 结果　通过数字化技术打印的个体化3D导板与颈椎椎板吻合程度高度一致,可以控制植入螺钉方向和长度。采用此导板植入的84枚螺钉中,79枚螺钉位于椎体内,5例穿破椎弓根外出骨皮质,无椎板周围重要解剖结构损伤,椎弓根钉进入的长度符合率达到100%,椎弓根钉进入的宽度符合率达到94.05%。 结论 新型3D打印导板使颈椎椎弓根植入的长度和宽度均达到良好的可控性,并且提高了颈椎椎弓根植入的安全性和准确率。     

成人颈椎椎弓根螺钉在儿童腰椎应用的可行性

背景：由于1~3岁幼年儿童椎体发育未完全成熟,各种解剖径线相对较成人小得多,尚无幼儿专用的椎弓根螺钉固定器械,现有能够利用的直径最小的椎弓根螺钉是用于成人颈椎侧块或椎弓根固定的钉棒系统。 目的：观察将成人颈椎椎弓根螺钉应用到成年猪颈椎与幼猪腰椎固定后的生物力学对比。 方法：将6具完整新鲜成年猪颈段C3~C6脊椎标本和6具完整8周龄新鲜幼猪腰段脊柱标本自椎间盘及关节处离断,游离成单个椎体,共54个椎体108侧椎弓根。按照标准操作将成人颈椎椎弓根螺钉分别安置在成年猪颈椎标本和幼猪腰椎标本的椎弓根上,应用生物力学方法测试螺钉的最大轴向拔出力。 结果与结论：颈椎标本最大轴向拔出力高于腰椎标本,但差异无显著性意义(P > 0.05);L1椎弓根螺钉的拔出力均值明显小于L3椎弓根螺钉的拔出力均值(P < 0.05);C5椎弓根螺钉的拔出力均值明显大于C3椎弓根螺钉的拔出力均值(P < 0.05);颈椎和腰椎标的骨密度差异有显著性意义(P < 0.01),椎体椎弓根力学数值与椎体骨密度之间存在线性正相关。说明取得了成人颈椎椎弓根螺钉在轴向拉力方面适应于幼儿腰椎的初步实验依据。     

3D打印导航模板辅助置钉在儿童寰枢椎脱位治疗中的应用

目的探讨3D打印导航模板在儿童寰枢椎脱位治疗中的应用价值。方法选择2015年1月至2019年6月本院收治的16例儿童寰枢椎脱位患者作为研究对象,术前根据寰枢椎CT平扫及三维重建,将数据导入计算机软件后重建寰枢椎模型,设计理想置钉钉道,并结合寰枢椎后方表面骨性结构数据设计出个性化导板。术中使用导板辅助置入寰枢椎椎弓根螺钉。术后评价螺钉位置及治疗效果。结果共置入椎弓根螺钉64枚,寰椎和枢椎分别32枚。寰椎安全性评估系统结果为:0级螺钉28枚,1级螺钉2枚,2级螺钉2枚。枢椎安全性评估系统结果为:0级螺钉30枚,1级螺钉2枚。术中无脊髓、神经根及椎动脉损伤等并发症发生。16例均获得随访,随访时间5～24个月。15例患者在术后3个月后方植骨达到骨性融合; 1例齿状突骨折患者手术中后方未进行植骨,术后5个月复查可见齿状突愈合,于术后1年拆除内固定物。随访期间,所有患者螺钉位置良好,无断钉及松动等情况发生;末次随访,患者颈部疼痛症状缓解,10例存在脊髓受压表现者神经功能均恢复至ASIA分级E级。结论 3D打印导模板可提高儿童寰枢椎置钉的准确性和安全性,减少手术并发症,值得临床推荐。     

3D打印导航模板辅助特发性脊柱侧弯椎弓根螺钉置入的准确性

背景:特发性脊柱侧弯手术置钉操作难度大,手术时间长,采用3D打印导航模板辅助置钉可降低手术难度,优化置钉操作,提升置钉效果,具有显著优势。目的:探讨3D打印导航模板辅助置钉在特发性脊柱侧弯椎弓根螺钉内固定矫形术中的应用价值。方法:回顾性分析2018年1月至2019年8月采用椎弓根螺钉内固定矫形治疗的17例特发性脊柱侧弯患者的临床资料,8例术中应用3D打印导航模板辅助置钉(3D组),9例术中常规徒手置钉(常规组)?术后采用CT扫描螺钉位置评估置钉等级与可接受率;比较2组置钉时间、术中X射线透视次数、置钉出血量、置钉等级、置钉可接受率、二次置钉率、主弯矫形率和置钉相关并发症。结果与结论:①17例患者均顺利完成置钉操作,术中无置钉相关的血管、神经损伤并发症出现。常规组术后出现1例背部疼痛,1例下肢疼痛,经对症治疗后症状消失。②3D组置钉时间短于常规组,术中X射线透视次数、置钉出血量小于常规组,差异均有显著性意义(P<0.05)。③3D组置钉等级、置钉可接受率优于常规组,二次置钉率小于常规组,差异均有显著性意义(P<0.05)。④2组主弯矫形率比较,差异无显著性意义(P>0.05)。⑤提示特发性脊柱侧弯椎弓根螺钉置入内固定矫形过程中采用3D打印导航模板辅助置钉可降低置钉难度,提升置钉准确率。     

上颈椎前路固定螺钉拔出力的生物力学研究

目的：对上颈椎前路固定螺钉进行拔出力的实验研究，用以评价经口咽前路寰枢椎复位钢板(transoralpharyngeal atlantoaxial reduction plate，TARP)螺钉固定的生物力学性能。方法：6例寰、枢椎和C3椎体新鲜标本，左右双侧共12例，在生物力学实验机上通过传感器测定TARP寰椎和枢椎固定螺钉的最大拔出力，并将结果同对照组的C3椎体进行比较。寰椎螺钉固定于侧块，枢椎和C3椎体螺钉固定于椎体。结果：寰椎与枢椎、寰椎与C3椎体的固定螺钉的最大拔出力之间均有显著性差异(分别为P=0．005和P=0.002)，枢椎和C3椎体最大拔出力之间无显著性差异(P=0．723)。统计检验水准均为α=0．05。结论：寰枢椎的螺钉固定是比较安全的，因而TARP也是可行的，钉道长度(即进钉深度)是影响拔出力的重要因素。     

新型3D打印导板辅助颈椎前路双侧椎弓根置钉的安全及可行性

文题释义：3D 打印手术导板：该导板依据手术需要,通过计算机辅助设计、3D打印制备出的一种具有术中准确定位点、置钉的位置、方向和深度,精确建立孔道、截面、空间距离、相互成角关系及其他复杂空间结构等功能的辅助手术器械,具有获取途径方便、使用方法简单、价格低廉等优点。 颈椎前路椎弓根置钉：是一种区别于传统颈椎后路椎弓根螺钉置钉技术的新型置钉技术,该技术可通过单独前方入路实现颈椎三柱损伤或多节段病变的坚强固定,无需再行后路固定,可有效减少手术创伤和并发症。 背景：下颈椎前路椎弓根螺钉固定技术可通过前方入路实现颈椎坚强固定,具有较大的应用前景。但该技术操作难度大、风险高,目前尚未得到广泛应用。 目的：改良设计一种用于下颈椎双侧前路椎弓根螺钉置钉的3D打印导板,探讨其辅助颈椎前路椎弓根螺钉置钉的可行性及安全性。 方法：选取6具正常成人颈椎标本,男女各3具,行薄层CT扫描后将影像数据以DICOM格式导入Mimics 17.0软件,三维重建后模拟设计出C₃-C₇双侧颈椎前路椎弓根螺钉钉道导孔,再以颈椎椎体前面、椎体上面前1/2及双侧钩突关节面前1/2骨性结构为标志,反向增厚设计生成导孔基座,形成颈椎前路椎弓根螺钉置钉导板。经3D打印得到导板实体后,在导板辅助下行C₃-C₇双侧颈椎前路椎弓根螺钉置钉。将置钉后的颈椎标本再次行CT扫描,通过CT断面影像评价置钉准确性。同时利用Mimics17.0软件比较实际钉道与模拟钉道在横断面的内、外偏移角度(α1、α2)差异及其在矢状面的上、下偏移角度(β1、β2)差异。 结果与结论：①双侧共计60枚颈椎前路椎弓根螺钉均顺利置入,其中57枚完全位于椎弓根皮质内,判定为0级,准确率95.0%;另外3枚破出椎弓根皮质,其中1级2枚(3.3%),2级1枚(1.7%);②真实钉道与模拟钉道相比,其横断面内、外偏移角分别为(0.867±0.787)°、(0.783±0.792)°,差异无显著性意义(P > 0.05);矢状面上、下偏移角分别为(1.362±1.380)°、(1.314±1.300)°,差异无显著性意义(P > 0.05)。③提示在设计得到的3D打印导板辅助下可顺利完成下颈椎双侧前路椎弓根螺钉置钉,且具有良好的置钉安全性。 ORCID: 0000-0003-0124-7585(肖强)中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

外偏角对颈椎理想椎弓根螺钉置入的影响及变化规律

目的运用CT三维重建技术探讨不同外偏角对颈椎理想椎弓根螺钉置入的影响及变化规律。方法应用CT三维重建技术对60例颈椎(C3～7)模拟进行椎弓根内固定术,并测量外偏角在10°～60°时理想螺钉的直径和长度。结果C3～7椎弓根在外偏角为10°～60°时,随着外偏角度数的增加,理想椎弓根螺钉的直径和长度均先增大到峰值后逐渐减小;在C3～6,外偏角为50°时,理想螺钉的直径达到最大值,分别为(4.3±0.7)、(4.4±0.7)、(4.8±0.8)和(5.3±0.9)mm;C7理想螺钉的直径在外偏角为30°时达到最大值,为(6.3±0.9)mm。在螺钉外偏角为40°时,C3～7理想螺钉的长度达到最大值,分别为(30.2±2.1)、(29.6±2.0)、(30.6±2.5)、(31.7±2.5)和(31.7±2.0)mm。结论应用CT三维重建技术对不同外偏角时理想螺钉的直径和长度测量,可了解理想椎弓根螺钉的形态变化规律,对置入螺钉的形态和进钉角度的选择有指导意义。